抗凍基因轉(zhuǎn)擬南芥抗凍機(jī)理及在玉米自交系中表達(dá)初步研究.pdf

1、適宜溫度是作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要環(huán)境因子。我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，冷害和凍害常年發(fā)生，作物生產(chǎn)常因凍害而遭受巨大損失。玉米是全國(guó)乃至世界第一大糧食作物，提高其抗凍能力對(duì)于增加玉米產(chǎn)量和改善玉米品質(zhì)意義重大。利用基因工程技術(shù)，將已有的抗凍基因直接轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)使其過量表達(dá)，能夠直接有效的提高其抗凍能力，較傳統(tǒng)育種技術(shù)，周期短，見效快。本試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上，選擇7個(gè)抗逆候選基因的過表達(dá)擬南芥材料（總計(jì)22個(gè)株系）進(jìn)行抗凍性鑒定，以哥

2、倫比亞野生型和空載體型擬南芥作為對(duì)照，篩選出抗凍性較強(qiáng)的轉(zhuǎn)AT1G07890基因擬南芥株系，研究其基因?qū)M南芥的生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝等的影響。擬南芥AT1G07890基因在玉米中的同源基因?yàn)镚RMZM2G137839，通過對(duì)玉米自交系進(jìn)行qRT-PCR，來(lái)觀察GRMZM2G137839基因在玉米抗低溫自交系(KR701、B125)以及玉米低溫敏感自交系（黑8834、昌7-2）凍害脅迫處理前后的基因表達(dá)情況，為開展玉米抗凍基因工程來(lái)提供有力

3、理論的依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在7個(gè)抗逆候選基因的過表達(dá)擬南芥的材料中，轉(zhuǎn)AT1G07890基因型比其它轉(zhuǎn)基因型、野生型和空載體型擬南芥株系在凍害脅迫處理后存活率高，電導(dǎo)率和含水量低，說明其抗凍能力強(qiáng)。⑵在正常生長(zhǎng)條件下，轉(zhuǎn)AT1G07890基因型與野生型和空載體型擬南芥的葉片及根系生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)顯著差異，說明轉(zhuǎn)AT1G07890基因?qū)M南芥的正常生長(zhǎng)沒有影響。⑶轉(zhuǎn)AT1G07890基因型在4℃和0℃的低溫萌發(fā)試驗(yàn)中均比野生

4、型和空載體型擬南芥萌發(fā)更早，萌發(fā)率更高。⑷轉(zhuǎn)AT1G07890基因型葉綠素的含量在正常生長(zhǎng)條件下與野生型和空載體型擬南芥幼苗無(wú)明顯的差異，凍害脅迫后轉(zhuǎn)基因型的葉綠素含量與之相比更高。⑸轉(zhuǎn)AT1G07890基因型MDA的含量在正常生長(zhǎng)條件下與野生型和空載體型擬南芥幼苗無(wú)明顯的差異，凍害脅迫后轉(zhuǎn)基因型MDA的含量低于野生型和空載體型擬南芥幼苗的，說明其細(xì)胞膜受到的損害較輕。⑹轉(zhuǎn)AT1G07890基因型SOD和POD的活性在凍害脅迫處理前與野

5、生型和空載體型擬南芥幼苗無(wú)顯著差異，脅迫后轉(zhuǎn)基因型SOD和POD的活性明顯高于野生型與空載體型擬南芥幼苗的，因?yàn)榭寡趸赶到y(tǒng)可以提高植株抗凍的能力，說明轉(zhuǎn)AT1G07890基因提高了擬南芥幼苗抗凍的能力。⑺轉(zhuǎn)AT1G07890基因型可溶性糖和Pro的含量在凍害脅迫處理前與野生型和空載體型擬南芥幼苗是無(wú)顯著差異的，脅迫后轉(zhuǎn)基因型可溶性糖和Pro的含量明顯高于野生型與空載體型擬南芥幼苗的，因?yàn)闈B透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以提高植株抗凍的能力，說明轉(zhuǎn)AT1

6、G07890基因提高了擬南芥幼苗抗凍的能力。⑻玉米自交系在凍害脅迫處理前，GRMZM2G137839基因在KR701、B125、黑8834和昌7-2玉米自交系幼苗中的表達(dá)量無(wú)明顯差異，KR701較高。凍害脅迫后，GRMZM2G137839在4份玉米自交系幼苗的表達(dá)量都升高了，抗凍玉米自交系品種KR701和B125上升幅度大，敏感玉米自交系品種黑8834和昌7-2上升幅度低，可見GRMZM2G13783基因在玉米自交系幼苗受到凍害脅迫時(shí)上